A LED tápfeszültségének kiszámítása minden elektromos világítási projektnél elengedhetetlen lépés, és szerencsére könnyen elvégezhető. Az ilyen mérések szükségesek a LED-ek teljesítményének kiszámításához, mivel tudnia kell annak áramát és feszültségét. A LED teljesítményét úgy számítjuk ki, hogy az áramerősséget megszorozzuk a feszültséggel. Ebben az esetben rendkívül óvatosnak kell lennie az elektromos áramkörökkel végzett munka során, még kis mennyiségek mérésekor is. A cikkben részletesen megvizsgáljuk azt a kérdést, hogyan lehet megtudni a feszültséget a LED-elemek megfelelő működésének biztosítása érdekében.
LED működés
A LED-ek különböző színekben léteznek, két és három szín létezik, villogó és változó színben. Annak érdekében, hogy a felhasználó beprogramozza a lámpa működési sorrendjét, különféle megoldásokat alkalmaznak, amelyek közvetlenül függenek a LED tápfeszültségétől. A LED megvilágításához minimális feszültség (küszöbérték) szükséges, míg a fényerő arányos az áramerősséggel. Feszültség beA LED enyhén növekszik az árammal, mert belső ellenállása van. Ha az áram túl nagy, a dióda felmelegszik és kiég. Ezért az áramerősség egy biztonságos értékre korlátozódik.
Az ellenállás sorba van kapcsolva, mert a dióda rácsának sokkal nagyobb feszültségre van szüksége. Ha U fordítva van, nem folyik áram, de nagy U esetén (pl. 20 V) belső szikra (letörés) lép fel, amely tönkreteszi a diódát.
Mint minden diódánál, az áram az anódon folyik át, és a katódon keresztül távozik. A kerek diódákon a katódnak rövidebb a vezetéke, a testnek pedig a katód oldallapja.
A feszültség függősége a lámpa típusától
A nagy fényerejű LED-ek elterjedésével, amelyeket a kereskedelmi és beltéri világítás cserelámpáinak biztosítására terveztek, az energiaellátási megoldások egyenlő arányban, ha nem többen terjednek. Több száz gyártó több száz modelljével nehéz megérteni a LED bemeneti/kimeneti feszültségek és a kimeneti áram/teljesítmény értékek összes permutációját, nem is beszélve a mechanikai méretekről és sok más funkcióról a fényerő-szabályozás, távirányító és áramkörvédelem terén.
Sok különböző LED található a piacon. Különbségüket számos tényező határozza meg a LED-ek gyártása során. A félvezető smink egy tényező, de a gyártástechnológia és a tokozás is nagy szerepet játszik a LED teljesítményének meghatározásában. Az első LED-ek kerekek voltakmint a C (átmérő 5 mm) és az F (átmérő 3 mm). Ezután téglalap alakú diódák és blokkok kerültek bevezetésre, amelyek több LED-et (hálózatot) egyesítenek.
A félgömb alakú forma kicsit olyan, mint egy nagyító, amely meghatározza a fénysugár alakját. A kibocsátó elem színe javítja a diffúziót és a kontrasztot. A LED-ek leggyakoribb megnevezései és formája:
- A: piros átmérő 3 mm a CI tartójában.
- B: 5 mm-es piros átmérő az előlapon.
- C: lila 5 mm.
- D: kétszínű sárga és zöld.
- E: téglalap alakú.
- F: sárga 3 mm.
- G: fehér, nagy fényerő 5 mm.
- H: piros 3 mm.
- K-anód: katód, amelyet a karima lapos felülete jelez.
- F: 4/100 mm-es anód csatlakozóvezeték.
- C: Fényvisszaverő pohár.
- L: ívelt forma, amely úgy működik, mint egy nagyító.
Eszközspecifikáció
A különböző LED-paraméterek és a tápfeszültség összefoglalása az eladó specifikációiban található. A LED-ek bizonyos alkalmazásokhoz történő kiválasztásakor fontos megérteni a különbségeket. Számos különböző LED specifikáció létezik, amelyek mindegyike befolyásolja az adott típus kiválasztását. A LED specifikációi a színen, az U-n és az áramerősségen alapulnak. A LED-ek általában egy színt biztosítanak.
A LED által kibocsátott szín a maximális hullámhossz (lpk) alapján van meghatározva, amely a maximális fénykibocsátással rendelkező hullámhossz. Jellemzően a folyamatváltozások maximum ±10 nm hullámhossz-változást adnak. A LED specifikációban szereplő színek kiválasztásakor érdemes megjegyezni, hogy az emberi szem a spektrum sárga/narancssárga tartománya körüli árnyalatokra vagy színváltozásokra a legérzékenyebb - 560-600 nm. Ez befolyásolhatja a LED-ek színének vagy helyzetének kiválasztását, ami közvetlenül kapcsolódik az elektromos paraméterekhez.
LED áram és feszültség
Működés közben a LED-ek adott U eséssel rendelkeznek, ami a felhasznált anyagtól függ. A lámpában lévő LED-ek tápfeszültsége az áramerősségtől is függ. A LED-ek áramvezérelt eszközök és a fényerő az áram függvénye, növelve a fénykibocsátást. Gondoskodni kell arról, hogy a készülék működése olyan legyen, hogy a maximális áramerősség ne haladja meg a megengedett határértéket, ami túlzott hőleadáshoz vezethet magában a chipben, csökkentve a fényáramot és lerövidítve az élettartamot. A legtöbb LED-hez külső áramkorlátozó ellenállásra van szükség.
Egyes LED-ek soros ellenállást is tartalmazhatnak, tehát milyen feszültség szükséges a LED-ek táplálásához. A LED-ek nem engedik meg a nagy inverz U-t. Soha nem lépheti túl a megadott maximális értéket, amely általában meglehetősen kicsi. Ha lehetséges a fordított U a LED-en, akkor jobb, ha védelmet építünk be az áramkörbe a sérülések elkerülése érdekében. Ezek általában egyszerű dióda áramkörök lehetnek, amelyek megfelelő védelmet biztosítanak bármely LED számára. Nem kell profinak lenned ahhoz, hogy megszerezd.
Tápegység LED-ekhez
A világító LED-ek áramellátásúak, és fényáramuk arányos a rajtuk átfolyó árammal. Az áramerősség a lámpában lévő LED-ek tápfeszültségéhez kapcsolódik. Több sorba kapcsolt diódán azonos áram folyik át. Ha párhuzamosan vannak kötve, akkor minden LED ugyanazt az U-t kapja, de az áram-feszültség karakterisztikára gyakorolt diszperziós hatás miatt különböző áram folyik rajtuk. Ennek eredményeként minden dióda eltérő fénykibocsátást bocsát ki.
Ezért az elemek kiválasztásakor tudnia kell, milyen feszültséggel rendelkeznek a LED-ek. Mindegyik működéséhez körülbelül 3 voltra van szükség a kapcsainál. Például egy 5 diódás sorozathoz körülbelül 15 volt szükséges a kivezetéseken. Annak érdekében, hogy elegendő U-val szabályozott áramot biztosítson, a LEC egy meghajtónak nevezett elektronikus modult használ.
Két megoldás létezik:
- Külső meghajtó a lámpatesten kívülre telepítve, biztonsági, extra alacsony feszültségű tápegységgel.
- Belső, a zseblámpába épített, azaz az áramot szabályozó elektronikus modullal ellátott alegység.
Ez a meghajtó táplálható 230 V-ról (I. vagy II. osztály) vagy Biztonsági Extra Low U-ról (III. osztály), például 24 V-ról..
A LED feszültségválasztás előnyei
A lámpában lévő LED-ek tápfeszültségének megfelelő kiszámításának 5 fő előnye van:
- Biztonságos ultra-alacsony U, esetleg ettől függetlenülLED-ek száma. A LED-eket sorba kell beszerelni, hogy mindegyikben azonos áramerősséget biztosítsanak ugyanabból a forrásból. Ennek eredményeként minél több LED van, annál nagyobb a feszültség a LED-kivezetéseken. Ha ez egy külső meghajtó eszköz, akkor a túlérzékeny biztonsági feszültségnek sokkal magasabbnak kell lennie.
- A meghajtó lámpákba való integrálása lehetővé teszi a teljes rendszer telepítést biztonsági extra alacsony feszültséggel (SELV), függetlenül a fényforrások számától.
- Megbízhatóbb telepítés a párhuzamosan csatlakoztatott LED-lámpák kábelezési szabványában. A meghajtók további védelmet nyújtanak, különösen a hőmérséklet-emelkedés ellen, ami hosszabb élettartamot garantál, miközben tiszteletben tartja a LED-ek tápfeszültségét a különböző típusokhoz és áramokhoz. Biztonságosabb üzembe helyezés.
- A LED-es tápellátás integrálása az illesztőprogramba elkerüli a helytelen terepen való bánásmódot, és javítja az ellenálló képességet a forró dugulás ellen. Ha a felhasználó csak egy már bekapcsolt külső meghajtóhoz csatlakoztatja a LED-lámpát, az a csatlakoztatáskor túlfeszültséget okozhat a LED-ekben, és ezért tönkreteheti őket.
- Könnyű karbantartás. A feszültségforrással rendelkező LED-lámpáknál minden műszaki probléma könnyebben látható.
Energia- és hőleadás
Ha fontos az U-esés egy ellenálláson, ki kell választania a megfelelő ellenállást, amely képes a szükséges teljesítmény eloszlatására. FogyasztásA 20 mA kevésnek tűnhet, de a számított teljesítmény mást sugall. Tehát például 30 V feszültségesés esetén az ellenállásnak 1400 ohmot kell disszipálnia. Teljesítménydisszipáció számítása P=(Ures x Ures) / R, hol:
- P - az ellenállás által disszipált teljesítmény értéke, amely korlátozza a LED áramát, W;
- U - feszültség az ellenálláson (voltban);
- R - ellenállásérték, Ohm.
P=(28 x 28) / 1400=0,56 W.
Egy 1W-os LED-es tápegység nem bírná sokáig a túlmelegedést, és a 2W-os is túl gyorsan meghibásodna. Ebben az esetben két 2700 Ω/0,5 W-os ellenállást (vagy két 690 Ω/0,5 W-os soros ellenállást) párhuzamosan kell csatlakoztatni a hőeloszlás egyenletes eloszlásához.
Hőszabályozás
Ha megtalálja a rendszere számára az optimális teljesítményt, akkor többet megtudhat a megbízható LED-működéshez szükséges hőszabályozásról, mivel a LED-ek hőt termelnek, ami nagyon káros lehet a készülékre. A túl sok hő hatására a LED-ek kevesebb fényt bocsátanak ki, és lerövidítik az élettartamukat is. 1 wattos LED esetén ajánlatos 3 négyzethüvelykes hűtőbordát keresni minden watt LED-hez.
Jelenleg a LED-ipar meglehetősen gyors ütemben növekszik, és fontos ismerni a LED-ek közötti különbséget. Ez egy általános kérdés, mivel a termékek a nagyon olcsótól a drágáig terjedhetnek. Legyen óvatos, ha olcsó LED-eket vásárol, mert működhetnek.kiváló, de általában nem működnek sokáig, és a rossz paraméterek miatt gyorsan égnek. A LED-ek gyártása során a gyártó az útlevelekben feltünteti a jellemzőket átlagos értékekkel. Emiatt a vásárlók nem mindig ismerik a LED-ek pontos jellemzőit a fényáram, a szín és az előremenő feszültség tekintetében.
További feszültség meghatározása
Mielőtt megismerné a LED tápfeszültségét, állítsa be a multiméter megfelelő beállításait: áramerősség és U. Teszt előtt állítsa az ellenállást a legmagasabb értékre, hogy elkerülje a LED kiégését. Ez egyszerűen megtehető: rögzítse a multiméter vezetékeit, állítsa be az ellenállást, amíg az áram el nem éri a 20 mA-t, és rögzítse a feszültséget és az áramerősséget. A LED-ek előremenő feszültségének méréséhez szüksége lesz:
- Tesztelendő LED-ek.
- Forrás U LED az állandó feszültségű LED-nél nagyobb paraméterekkel.
- Multiméter.
- Aligátorbilincsek, amelyek a LED-et a mérővezetékeken tartják a lámpatestekben lévő LED-ek tápfeszültségének meghatározásához.
- Vezetékek.
- 500 vagy 1000 ohmos változó ellenállás.
A kék LED primer árama 3,356 V volt 19,5 mA-en. Ha 3,6 V feszültséget használunk, a használandó ellenállás értékét a következő képlettel számítjuk ki: R=(3,6 V-3,356 V) / 0,0195 A)=12,5 ohm. A nagy teljesítményű LED-ek méréséhez kövesse ugyanezt az eljárást, és állítsa be az áramerősséget úgy, hogy gyorsan lenyomva tartja az értéket a multiméteren.
Az smd LED-ek tápfeszültségének mérése magas> A 350 mA egyenáramú teljesítmény kissé trükkös lehet, mert amikor gyorsan felmelegednek, az U drasztikusan csökken. Ez azt jelenti, hogy egy adott U-nál nagyobb lesz az áramerősség. Ha a felhasználónak nincs ideje, akkor az újbóli mérés előtt le kell hűteni a LED-et szobahőmérsékletre. Használhat 500 ohmot vagy 1k ohmot. Durva és finom hangolás eléréséhez, vagy magasabb és alacsonyabb tartományú változó ellenállások sorba kapcsolásához.
A feszültség alternatív meghatározása
A LED-ek energiafogyasztásának kiszámításának első lépése a LED feszültségének meghatározása. Ha nincs kéznél multiméter, tanulmányozhatja a gyártó adatait, és megtalálhatja a LED blokk U útlevelét. Alternatív megoldásként megbecsülheti az U értéket a LED-ek színe alapján, például egy fehér LED tápfeszültsége 3,5 V.
A LED feszültségének mérése után a rendszer meghatározza az áramerősséget. Közvetlenül multiméterrel mérhető. A gyártó adatai durva becslést adnak az áramerősségre. Ezt követően nagyon gyorsan és egyszerűen kiszámolhatja a LED-ek energiafogyasztását. A LED energiafogyasztásának kiszámításához egyszerűen szorozza meg a LED U értékét (voltban) a LED áramával (amperben).
A wattban mért eredmény a LED-ek által használt teljesítmény. Például, ha egy LED U értéke 3,6 és áramerőssége 20 milliamper, akkor 72 milliwatt energiát használ fel. A projekt méretétől és léptékétől függően a feszültség- és áramerősség mérése kisebb vagy nagyobb mértékegységekben történhet, mint az alapáram vagy watt. Mértékegység-átalakításra lehet szükség. Amikor ezeket a számításokat végzi, ne feledje, hogy 1000 milliwatt egy watt, 1000 milliamper pedig egy amper.
LED teszt multiméterrel
A LED teszteléséhez és annak megállapításához, hogy működik-e, és milyen színt válasszon - multimétert használnak. Dióda teszt funkcióval kell rendelkeznie, amit a dióda szimbólum jelez. Ezután a teszteléshez rögzítse a multiméter mérőzsinórjait a LED lábára:
- Csatlakoztassa a fekete kábelt a katódon (-) és a piros vezetéket az anódon (+), ha a felhasználó hibázik, a LED nem világít.
- Kis árammal látják el az érzékelőket, és ha látja, hogy a LED enyhén világít, akkor működik.
- A multiméter ellenőrzésekor figyelembe kell venni a LED színét. Például sárga (borostyánsárga) LED-teszt – a LED küszöbfeszültsége 1636 mV vagy 1,636 V. Ha fehér LED-et vagy kék LED-et tesztelnek, a küszöbfeszültség nagyobb, mint 2,5 V vagy 3 V.
A dióda teszteléséhez a kijelzőn lévő jelzőnek 400 és 800 mV között kell lennie az egyik irányban, és nem szabad az ellenkező irányba mutatnia. A normál LED-ek küszöbértéke U az alábbi táblázatban leírtak szerint, de ugyanazon szín esetén jelentős eltérések lehetnek. A maximális áramerősség 50 mA, de javasolt, hogy ne haladja meg a 20 mA-t. 1-2 mA-nél már jól világítanak a diódák. Küszöb LED U
| LED típusa | V 2 mA-ig | V 20 mA-ig |
| Infravörös | 1, 05 | 1.2 |
| Piros LED tápfeszültség | 1, 8 | 2, 0 |
| Sárga | 1, 9 | 2, 1 |
| Zöld | 1, 8 | 2, 4 |
| Fehér | 2, 7 | 3, 2 |
| Kék | 2, 8 | 3, 5 |
Ha az akkumulátor teljesen fel van töltve, az áram csak 0,7 mA 3,8 V mellett. Az elmúlt években a LED-ek jelentős előrehaladást értek el. Több száz modell létezik, amelyek átmérője 3 mm és 5 mm. Léteznek erősebb, 10 mm-es átmérőjű vagy speciális esetekben, valamint legfeljebb 1 mm hosszú nyomtatott áramköri lapra szerelhető diódák.
Indító LED-ek váltakozó áramról
A LED-eket általában egyenáramú eszközöknek tekintik, amelyek néhány voltos egyenárammal működnek. Kis fogyasztású, kevés LED-et használó alkalmazásoknál ez teljesen elfogadható megközelítés, például egyenáramú akkumulátorral működő mobiltelefonok esetében, de más alkalmazások, például az épület körül 100 m-re kiterjedő lineáris szalagvilágítási rendszer nem működnek ezzel az elrendezéssel.
Az egyenáramú hajtás távolsági veszteségeket szenved, ezért kezdettől fogva nagyobb U meghajtást igényel, éstovábbi szabályozók, amelyek elveszítik az áramot. Az AC megkönnyíti a transzformátorok használatát az U 240 V AC vagy 120 V AC feszültségre történő lecsökkentésére a tápvezetékekben használt kilovoltokról, ami sokkal problémásabb az egyenáramnál. Bármilyen típusú LED hálózati feszültséggel (pl. 120 V AC) való indításához elektronikára van szükség a tápegység és maguk az eszközök között, hogy állandó U értéket (pl. 12 V DC) biztosítsanak. A több LED meghajtásának képessége fontos.
A Lynk Labs kifejlesztett egy technológiát, amely lehetővé teszi, hogy a LED-et váltakozó feszültségről táplálja. Az új megközelítés a váltóáramú LED-ek fejlesztése, amelyek közvetlenül AC áramforrásról működtethetők. Sok önálló LED-es lámpatest egyszerűen csak egy transzformátorral rendelkezik a fali aljzat és a lámpatest között, hogy biztosítsa a szükséges állandó U-t.
Számos cég fejlesztett ki LED-es izzókat, amelyek közvetlenül a szabványos foglalatba csavarozhatók, de mindig tartalmaznak miniatűr áramköröket is, amelyek váltóáramot egyenárammá alakítanak át, mielőtt a LED-ekre táplálják őket.
A szabványos piros vagy narancssárga LED-ek U küszöbértéke 1,6-2,1 V, sárga vagy zöld LED-ek feszültsége 2,0-2,4 V, kék, rózsaszín vagy fehér esetén ez a feszültség körülbelül 3,0-3,6 V. Az alábbi táblázat néhány jellemző feszültséget sorol fel. A zárójelben lévő értékek a legközelebbi normalizált értéknek felelnek megértékek az E24 sorozatban.
A LED-ek tápfeszültségének specifikációi az alábbi táblázatban láthatók.
Szimbólumok:
- STD - szabványos LED;
- HL - nagy fényerejű LED;
- FC – alacsony fogyasztás.
Ez az adat elegendő ahhoz, hogy a felhasználó önállóan meghatározza a világítási projekthez szükséges eszközparamétereket.
